מספר מסה. נוקלידים. איזוטופים. מספר מסה סמלי איזוטופ כלור

זנים של אטומים של אותו יסוד, בעלי אותו מטען גרעיני, אך מסות שונות, נקראים איזוטופים (מהמילים "איזוס" - זהה, "טופוס" - מקום).

מידע על איזוטופים מאפשר לנו לתת הגדרה מדויקת למושג "יסוד כימי". יסוד הוא סוג של אטום עם אותו מטען גרעיני. איזוטופ הוא סוג של אטום עם אותו מטען גרעיני ואותה מסה.

למדנו שאטומים ניתנים לחלוקה ולא נצחיים. נותר לשקול את השאלה: האם האטומים של אותו יסוד באמת זהים בינם לבין עצמם מכל הבחינות, בפרט, האם באמת יש להם אותה מסה?

מכיוון שהמסה הכוללת של האלקטרונים המרכיבים אטום אינה משמעותית בהשוואה למסת הגרעין שלו, המשקלים האטומיים של היסודות חייבים להיות כפולות של מסת הפרוטון או הנייטרון, כלומר, כפולות האחדות. במילים אחרות, המשקלים האטומיים של כל היסודות חייבים לבוא לידי ביטוי כמספרים שלמים (ליתר דיוק, קרוב למספרים שלמים). בכמה מרכיבים מסקנה זו מוצדקת. אבל יש הרבה יסודות שהמשקל האטומי שלהם מתבטא כמספרים שברים. לדוגמה, המשקל האטומי של כלור הוא 35.45. למעשה, אין אטום כלור אחד בטבע שתהיה לו מסה כזו. היסוד כלור הוא תערובת של שני סוגי אטומים: לחלק מאטומי הכלור יש מסה אטומית של 35, ואחרים 37. המסה האטומית של הכלור 35.45 שנמצאה בשיטות כימיות היא רק המשקל הממוצע של האטומים שלו. יש יותר אטומים קלים בכלור מאשר כבדים יותר; לכן, המסה הממוצעת של 35.45 אטומי כלור קרובה יותר למשקל האטומי של הזן הקל יותר, אטומי כלור.

כמו כלור, רוב היסודות הכימיים הם תערובות של אטומים הנבדלים במשקל האטומי אך בעלי אותו מטען גרעיני.

הסמל הכימי לכלור, Cl, הוא תערובת טבעית של שני האיזוטופים של הכלור. כשבאים לדבר על כל איזוטופ בנפרד, לסימן הכלור נקבע הערך המספרי של המסה של אטום האיזוטופ, שהוא 35 Cl, 37 Cl.

כמו כלור, רוב היסודות הכימיים הם תערובות של איזוטופים. גרעיני האיזוטופים של כל יסוד מכילים מספר זהה של פרוטונים, אך מספר שונה של נויטרונים. לפיכך, הגרעינים של האיזוטופים 35 Cl ו- 37 Cl מכילים כל אחד 17 פרוטונים (המספר הסידורי של הכלור הוא 17) ומספר שונה של נויטרונים: גרעיני 35 Cl מכילים 18 נויטרונים, ו-37 גרעיני Cl מכילים 20 נויטרונים.

המסה האטומית של יסוד קטנה יותר, ככל שהיא מכילה יותר איזוטופים קלים בהרכב היסוד. אם הרכב יסוד עם מספר סידורי נמוך יותר כולל בעיקר אטומים של האיזוטופים הכבדים שלו, והרכב היסוד הבא מכיל אטומים של האיזוטופים הקלים שלו, אזי מסתבר שהמסה הממוצעת של אטום של יסוד עם גבוה יותר המספר הסידורי לא יהיה יותר, אלא קטן מהמשקל הממוצע של אטום היסוד בעל המספר הנמוך. זה נצפה, למשל, עבור ארגון Ar ואשלגן K.

הדמיון הקיצוני של התכונות הכימיות של איזוטופים של אותו יסוד, למרות המסות השונות של האטומים שלהם, מאשש את המסקנה שכבר הועלתה קודם לכן: תכונות היסודות הכימיים תלויות לא כל כך במשקל האטום אלא במטען של גרעין האטום.

ולכן, מסה אטומית שונה.

איזוטופים מסומנים באותם סמלים כמו היסוד הכימי, תוך הוספת מספר מסה מהצד השמאלי העליון של הסמל, לדוגמה, איזוטופים של כלור מסומנים: 35Clו 37Cl,או שמספר המסה עוקב אחר השם או הסמל של היסוד, כגון אורניום-233 או Pu-239.

לאיזוטופים של יסוד כימי נתון יש אותו מטען גרעיני, כלומר מספר סידורי אחד, והם תופסים את אותו מקום במערכת המחזורית, בעלי אותו מספר פרוטונים בגרעין האטום, אך שונים זה מזה במספר הנייטרונים . לפיכך, הגרעין האטומי של איזוטופ הכלור 35 Cl מכיל 17 פרוטונים, שכן המספר הסידורי של הכלור הוא 17, ו-18 נויטרונים (35-17 \u003d 18), ובגרעין איזוטופ הכלור 37 Cl - 17 פרוטונים ו 20 נויטרונים (37-17 \u003d 20) .

כמה יסודות כימייםיש מספר קטן של איזוטופים יציבים. אז שלושה איזוטופים יציבים ידועים בחמצן: 16 O (הגרעין מורכב מ-8 פרוטונים ו-8 נויטרונים), 17 O (הגרעין מורכב מ-8 פרוטונים ו-9 נויטרונים) ו-18 B (הגרעין מורכב מ-8 פרוטונים ו-10 נויטרונים ). שלושה איזוטופים ידועים גם למימן: 1 H (הגרעין מורכב מפרטון אחד בלבד), 2 H (הגרעין מורכב מפרוטון אחד ונייטרון אחד), 3 H (הגרעין מורכב מפרוטון אחד ושני נויטרונים). כמה יסודות כימיים מורכבים ממספר גדול למדי של איזוטופים. לדוגמא, לקסנון יש 9 איזוטופים, לפח יש 10 וכו'.

לרובם המוחלט של האיזוטופים אין שמות מיוחדים, אך לאיזוטופים של אלמנטים מסוימים, בפרט איזוטופים מימן, יש שמות מיוחדים ואפילו סמלים מיוחדים. אז, איזוטופ המימן 1 H נקרא פרוטיום, האיזוטופ 2 H הוא דאוטריום ומסומן בסמל דוהאיזוטופ 3H הוא טריטיום (סמל ט).כמה איזוטופים נפוצים למדי בטבע, כמו איזוטופ החמצן 16 O ואיזוטופ המימן 1 H, בעוד איזוטופים אחרים נמצאים בכמויות קטנות מאוד, כמו איזוטופי החמצן 17 O ו-18 O ואיזוטופי המימן 2 H ו-3 ח.

על ידי תכונות כימיותכל האיזוטופים של יסוד בודד קרובים מאוד, כך שיש הבדל משמעותי ביניהם תגובה כימיתבלתי נראה. היוצא מן הכלל הוא איזוטופי מימן, הנבדלים זה מזה באופן ניכר בתכונותיהם.

זמן מחצית החיים של איזוטופים לא יציבים יכול להיות שונה מאוד, מ-1? 10 -24 לערכים העולים על גיל היקום. במקרה האחרון, ניתן לזהות רדיואקטיביות חלשה על ידי מדידות מדויקות, אך האיזוטופ יכול להיחשב יציב כמעט.

הַגדָרָה

כְּלוֹר- היסוד השבע-עשר של הטבלה המחזורית. ייעוד - Cl מהלטינית "כלורום". ממוקם בתקופה השלישית, קבוצת VIIA. מתייחס ללא מתכות. המטען הגרעיני הוא 17.

תרכובת הכלור הטבעית החשובה ביותר היא נתרן כלורי (מלח נפוץ) NaCl. המסה העיקרית של נתרן כלורי נמצאת במי הים והאוקיינוסים. המים של אגמים רבים מכילים גם כמויות משמעותיות של NaCl. הוא נמצא גם בצורה מוצקה, נוצר במקומות ב קרום כדור הארץשכבות חזקות של מה שנקרא מלח סלעים. גם תרכובות כלור אחרות נפוצות בטבע, למשל אשלגן כלורי בצורת המינרלים קרנליט KCl × MgCl 2 × 6H 2 O וסילביט KCl.

בתנאים רגילים, כלור הוא גז צהוב-ירוק (איור 1), המסיס מאוד במים. לאחר הקירור משתחררים הידרטים גבישיים מתמיסות מימיות, שהן קלרטים בהרכב משוער Cl 2 × 6H 2 O ו-Cl 2 × 8H 2 O.

אורז. 1. כלור במצב נוזלי. מראה חיצוני.

משקל אטומי ומולקולרי של כלור

המסה האטומית היחסית של יסוד היא היחס בין המסה של אטום של יסוד נתון ל-1/12 מהמסה של אטום פחמן. המסה האטומית היחסית היא חסרת מימד ומסומנת ב-A r (הכתובת התחתונה "r" היא האות הראשונית מילה אנגלית relative, שפירושו בתרגום "קרוב"). המסה האטומית היחסית של כלור אטומי היא 35.457 אמו.

מסות המולקולות, בדיוק כמו מסות האטומים, מתבטאות ביחידות מסה אטומית. המשקל המולקולרי של חומר הוא המסה של מולקולה, המתבטאת ביחידות מסה אטומית. המשקל המולקולרי היחסי של חומר הוא היחס בין המסה של מולקולה של חומר נתון ל-1/12 מהמסה של אטום פחמן, שהמסה שלו היא 12 אמו. ידוע שמולקולת הכלור היא דיאטומית - Cl 2. המשקל המולקולרי היחסי של מולקולת כלור יהיה שווה ל:

M r (Cl 2) = 35.457 × 2 ≈ 71.

איזוטופים של כלור

ידוע שבטבע כלור יכול להיות בצורת שני איזוטופים יציבים 35 Cl (75.78%) ו-37 Cl (24.22%). מספרי המסה שלהם הם 35 ו-37, בהתאמה. גרעין האטום של איזוטופ הכלור 35 Cl מכיל שבעה עשר פרוטונים ושמונה עשר נויטרונים, והאיזוטופ 37 Cl מכיל אותו מספר של פרוטונים ועשרים נויטרונים.

ישנם איזוטופים מלאכותיים של כלור עם מספרי מסה מ-35 עד 43, ביניהם היציב ביותר הוא 36 Cl עם זמן מחצית חיים של 301 אלף שנים.

יוני כלור

ברמת האנרגיה החיצונית של אטום הכלור, ישנם שבעה אלקטרונים שהם ערכיות:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 .

כתוצאה מאינטראקציה כימית, כלור יכול לאבד את אלקטרוני הערכיות שלו, כלומר. להיות תורם שלהם, ולהפוך ליונים בעלי מטען חיובי או לקבל אלקטרונים מאטום אחר, כלומר. להיות המקבל שלהם, ולהפוך ליונים בעלי מטען שלילי:

Cl 0 -7e → Cl 7+;

Cl 0 -5e → Cl 5+;

Cl 0 -4e → Cl 4+;

Cl 0 -3e → Cl 3+;

Cl 0 -2e → Cl 2+;

Cl 0 -1e → Cl 1+;

Cl 0 +1e → Cl 1-.

מולקולה ואטום של כלור

מולקולת הכלור מורכבת משני אטומים - Cl 2. להלן כמה תכונות המאפיינות את האטום והמולקולה של הכלור:

דוגמאות לפתרון בעיות

דוגמה 1

תרגיל	איזה נפח כלור צריך לקחת כדי להגיב עם 10 ליטר מימן? הגזים נמצאים באותם תנאים.
פִּתָרוֹן	הבה נכתוב את משוואת התגובה לאינטראקציה של כלור עם מימן: Cl 2 + H 2 \u003d 2HCl. חשב את כמות חומר המימן שהגיב: n (H 2)=V (H 2) / V m ; n (H 2) \u003d 10 / 22.4 \u003d 0.45 מול. על פי המשוואה, n (H 2) \u003d n (Cl 2) \u003d 0.45 מול. לאחר מכן, נפח הכלור שנכנס לתגובת האינטראקציה עם מימן הוא: